Учебные задания и методические указания к их выполнению

Задание 1.Запустить лабораторный комплекс Labworksи среду МS10 (щёлкнув мышьюна команде Эксперимент меню комплекса Labworks).Открыть файл 34.6.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suite 10.0 среды МS10, илисобрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания синхронного двоичного счётчика (рис. 34.6) иустановитьв диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы.Скопировать схему (рис. 34.6) на страницу отчёта.

В библиотеке программной среды МS10 имеются 4-, 8- и 12-разрядные счётчики различных типов. Среди них: счётчики асинхронные (SN7493,SN74393), синхронные (74NC161,SN74163), реверсивные (SN74191), двоично-десят­и­ч­ные (SN7493,SN74160) и др.

В схему (рис. 34.6) включен синхронный двоичный 4-разрядный счётчик 74НС161, к входукоторого подключен источник тактовых импульсовЕ1, а к выходамQA, QB, QC и QD шестнадцатеричный 7-сег­ментный индикаторDCD_HEXи дешифраторDC4х10. Выход дешифратора соединён с входами логического анализатораXLA1.

КвходамА,В,СиDсчётчикаСТподключен источник постоянного на­пряженияVCC, переключатели1, …,4для формирования входных двоичных кодов и ключSpace для изменения режима работы счётчика. В синхронном счётчике заданные с помощью ключей уровни сигналов подаются на входы всех триггеров, как и тактовые импульсы, которые подаются на счётные входы всех разрядов счётчика.

При замкнутомключеSpaceчисло поданных от генератораЕ1 на вход счётчика импуль­сов высвечивается на индикатореDCD_HEXв десятичном коде,от 0 до 15, после чего счётчик обнуляется и вновь начинается счёт. При этом на одном из выходов дешифратораDCформируется сигнал низкого уровня (логический 0), номер которого соответствует коду входного числа: от 0000 до 1001 (9₁₀).

При разомкнутом ключе Space сформированное с помощью переключателей на входе счётчика 4-раз­рядное двоичное число высвечивается на индикаторе в десятичном коде, а на экране анализатора на одном из выходов, соответствующем входному коду счётчика, формируется логический 0.

Задание 2.Замкнуть ключSpace,запуститьпрограмму моделирова­ния суммирующего счётчика инаблюдатьза показаниями индикатора.Убе­диться, чтона экране анализатора XLA1 логические нули перестают формироваться после прихода 11-го тактового импульса и появляются вновь только с приходом 17-го импульса (рис. 34.7, а).

Разомкнуть ключSpace.Установитьв диалоговом окне анализатораXLA1напряжениеV= 5B, частоту таймераf_a= 2 кГц, число импульсов, приходящихся на одно деление,Clocks/div= 60. (При таком режиме лучи медленно перемещаются на экране анализатора). С помощью активных кла­виш 1, 2, 3 и 4 клавиатурысформироватьпроизвольные (или по указанию преподавателя) двоичные входные числа (коды), например 1001, 0011, 0000, 1110 иподаватьих на входыD,С,ВиАсчётчика.Убедиться, что при подаче числа 1110₂(14₁₀) ни на одном выходе дешифратора 4х10 не сформировался низкий уровень сигнала (рис. 34.7,б).

Скопироватьна страницу отчёта результаты моделирования синхронного суммирующего счётчика (см. рис. 34.7).

Задание 3.Открыть файл 34.8.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suitе 10.0 среды МS10, илисобрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания реверсивного двоичного счётчика (рис. 34.8) иустановитьв диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы.Скопировать схему (рис. 34.8) на страницу отчёта.

Всхеме реверсивного двоичного счетчика (рис. 34.6) с помощью групп ключейАиВосуществляется за­мы­кание или размыкание выходов высокого или низкого уровня предыдущего триггера с входами или триггера следующего разряда, причём при замкнутых ключахА и разомкнутыхВ(режим суммирования) с каждым тактовым импульсом увеличивается результат счёта, а при замкнутых ключахВи разомкнутыхА(режим вычитания)результат счёта уменьшается.

Установитьв диалоговом окне анализатораXLA1напряжениеV= = 5B, частоту таймераf_a= 2 кГц, число импульсов, приходящихся на одно деление,Clocks/div= 60.РазомкнутьключиВизамкнуть ключи А. Запуститьпрограмму модели­рования счётчика. При высвечивании числа 15 на 7-сегментном индикаторещёлкнутьмышью на кнопкеStop(остановки моделирования) ископироватьокно анализатора с результатами моделирования на страницу отчёта (см. верхнюю часть рисунок 9).

Разомкнуть ключиАизамкнуть ключи В.Щёлкнутьмышью на кно­пкеStop(продолжить моделирование),остановитьмоделирование при высвечивании числа 0 на индикаторе ископироватьокно анализатора с результатами моделирования в отчет (см. нижнюю часть рисунок 9).

Задание 4.Собрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания десятичного счётчика (рисунок 10) иустановитьв диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы.Скопировать схему (рисунок 10) на страницу отчёта.

Результаты моделирования 4-разрядного двоичного счетчика (см. рисунок 8 и рисунок 9) показали, что с его помощью можно сосчитать до 15. Следовательно, для создания счётчика натуральных десятичных чисел в двоичном коде для одной декады нужно в схему двоичного 4-разрядного счётчика ввести обратные связи с логическими элементами, посредством которых сигнал с какого-то старшего разряда поступает в младшие и т. п., обеспечивая в целом выработку счётчиком двоичного эквивалента счётной декады.

В функциональной схеме десятичного счётчика (рисунок 10), собранной на триггерах JK-типа, на каждый одиннадцатый тактовый импульс результат счёта сбрасывается в нуль и далее результат счёта увеличивается. Возврат счётчика при поступлении одиннадцатого тактового импульса в начальное состояние обеспечивается дополнительной комбинационной схемой с встроенными логическими элементами И (AND), ИЛИ (OR) и НЕ (NOT).

Счётчик работает так же, как синхронный двоичный счётчик до поступления седьмого импульса, а далее, благодаря обратной связи, нарушается изменение естественной последовательности двоичных чисел на входах и выходах триггеров при подсчёте тактовых импульсов.

Запуститьпрограмму моделирования десятичного счётчика ископироватьокно анализатора с результатами моделирования на страницу отчёта.